Okres godowy trwa od lipca do września, kiedy u krowy występuje ruja.
Podczas rui krowa zazwyczaj nie wykazuje żadnych specyficznych objawów, natomiast byki w tym czasie wzmagają swoją aktywność, demonstrując swą siłę. Niszczą młode drzewa, wyrywają ich korzenie, łamią gałęzie, rozgrzebują ziemię racicami i tarzają się.
Podczas rui krowa zazwyczaj nie wykazuje żadnych specyficznych objawów, natomiast byki w tym czasie wzmagają swoją aktywność, demonstrując swą siłę. Niszczą młode drzewa, wyrywają ich korzenie, łamią gałęzie, rozgrzebują ziemię racicami i tarzają się.
Byk towarzyszy krowie w rui przez okres 2-3 dni. Taka para znajduje się najczęściej na skraju grupy. Asystujący krowie byk stoi najczęściej obok niej, liże boki, kark i szyje, obwąchuje zewnętrzne narządy płciowe. Od czasu do czasu wydaje niski głos i podnosi głowę do góry. W pierwszym dniu próby skoku na krowę kończą się niepowodzeniem, dopiero po jednym lub dwóch dniach możliwa jest kopulacja.

Ciąża trwa od 254 do 277 dni. U samicy żubra jest bardzo trudna do zaobserwowania. Krótko przed porodem samica odchodzi od stada, szukając ustronnego i cichego miejsca, gdzie może urodzić młode. W ośrodkach zamkniętych pierwsze porody notuje się już w kwietniu i mogą trwać do grudnia. Na wolności najwięcej młodych rodzi się od maja do lipca.
Rodzi się jedno młode (bliźniaki stwierdzono tylko trzy razy). Cielę wstaje już 30 minut po porodzie, a po godzinie próbuje ssać mleko matki. Pokarm roślinny zaczynają jeść po ok. 20 dniach. Okres laktacji trwa od 6 do 8 miesięcy. Wzrost rogów rozpoczyna się w jesieni pierwszego roku życia. Młode przebywają z matką najczęściej rok, ale może się zdarzyć, że towarzyszą jej przez okres dwóch lat, nawet, gdy urodzi się drugie cielę. Samice rodzą zazwyczaj jedno cielę co dwa lata.

Dojrzałość płciową samce osiągają w wieku 2-3 lat, jednak do rozrodu dopuszczane są przez starsze byki dopiero w wieku ok. 6 lat, kiedy mogą z nimi konkurować siłowo. Samice dojrzewają w 3 roku życia, a pierwsze cielę rodzą najczęściej rok później. Pełny rozwój fizyczny samce osiągają w wieku 8 lat, krowy w wieku 4-5 lat.
Najdłużej żyjący żubr w zagrodzie zamkniętej dożył 30 lat (żubrzyca GUDILA II z niemieckiej hodowli Wildgehege Hundshaupten).
Żubry nie mają naturalnych wrogów. Wyjątkowo zdarzają się ataki wilków lub rysia na cielęta, a w Bieszczadach ataki niedźwiedzia.